波动方程偏移角度域共成像道集

对于复杂介质，炮域共成像道集和偏移距域共成像道集遇到了麻烦：对于相同到达旅行时和相同的水平慢度，反射同相轴可能来自地下界面不同的点，即地下界面的点存在多解性。对于地下界面的每一点，角度域共成像道集却惟一地定义了射线对，因此，数据体中的每一个同相轴只对应地下界面一个点。利用波动方程偏移能够生成可以用于偏移速度分析和振幅随入射角变化分析的角度域共成像道集。     

逆时偏移角道集构建及速度分析方法

速度模型精度问题已经成为制约逆时偏移实际应用效果的瓶颈,尤其是在复杂构造区,受制于目前积分法偏移速度分析固有的多路径问题缺陷,得到的成像道集质量和偏移速度模型精度往往难以满足逆时偏移的成像要求。基于此,开展逆时偏移角道集构建及速度分析方法的研究。首先,开展了波前矢量逆时偏移角度域共成像点道集构建方法的研究,该方法物理意义明确,计算效率较高。与传统偏移距域及炮域成像道集相比,逆时偏移角道集能够有效解决多路径问题,减少偏移假象,提高道集成像质量;其次,推导了新的纵波角度域速度更新公式,并且实现了逆时偏移角度域速度分析方法,模型数据的数值实验结果表明了该方法的正确性和有效性。     

地震波逆时偏移中不同域共成像点道集偏移噪声分析

地震波逆时成像方法通常输出2种共成像点道集：一种是共成像点偏移距道集,另一种是共成像点角度道集。开展了针对地震波逆时偏移的2种共成像点道集波场特征及其差异的数值实验。以倾斜界面模型和复杂的Marmousi模型为例,合成了2种共成像点道集,其中角度道集是在逆时延拓过程中采用波印廷矢量制作的。计算结果表明,在速度模型准确的情况下,2种共成像点道集均可拉平,其中偏移噪声在偏移距道集上的分布规律较差,不利于后续的精细处理,而在角度道集上的偏移噪声主要集中在90°附近的高角度区域．对小角度范围内的地震道进行叠加时,逆时成像剖面的信噪比和地层的刻画能力均可得到有效提高,同时低频噪声能量与界面的反射系数存在正相关性。     

方位—角度域Kirchhoff叠前时间偏移成像

 针对目前广泛使用的Kirchhoff叠前时间偏移,本文提出一种适用于各向同性介质和VTI介质的方位—角度域成像方法。其算法核心在于合理地估计地震射线的双程走时、平均方位角和局部入射角,再基于脉冲响应叠加原理获得三维空间的成像数据体和五维空间的方位—角度域共成像点道集。它的优势主要在于能获得高质量的三维角度域共成像点道集,且便于利用侧向散射能量改善对三维断层、倾斜界面和裂缝等特殊地质体的描述,是宽方位三维地震资料的高精度成像、属性分析和储层描述的有效方法。二维各向同性介质和SEG/Hess VTI模型合成数据试验揭示了文中所述几种角度域成像算法的精度差异。三维断层模型合成数据成像结果表明,本文方法可合理描述反射时差、振幅随方位角和入射角的变化。     

弹性波逆时偏移的角度域共成像点道集提取方法

对于多分量地震勘探,由于介质中纵、横波的耦合作用,多波角道集存在能量串扰和低波数噪声干扰等问题。针对横波Poynting矢量构建过程中存在的应力串扰问题,基于解耦延拓方程及伪横波应力构建方法,对质点振动速度和应力进行解耦,实现了无能量串扰的纵波和横波Poynting矢量构建;在基于Poynting矢量提取PP波反射角和PS波反射角的基础上,提出了基于弹性逆时偏移的PP波和PS波角道集提取方法;针对PP波角度域共成像点道集存在的低波数噪声干扰问题,提出了角度域共成像点道集的角度衰减叠加策略,提高了偏移成像精度。应用模型数据验证了方法的正确性。     

井间地震反射波有限角度叠加方法研究与应用

在井间地震资料采集中,为了使地震波能够传播较远的距离,可控震源能量辐射主要集中在水平方向,这就导致井间地震反射波主要是大角度入射角的地震波,其中含有超过临界角的非正常反射。为了消除这些广角反射对上行反射波成像结果的影响,我们利用CDPMAP方法对上行反射波进行Z—T域到Z—X域的映射,在CDP道集内按照入射角度进行抽取,形成了CDP角度道集;采用声波测井速度进行入射角度道集的合成记录制作,确定临界角范围,实现了正常入射角度范围内的叠加成像。     

角度域共成像点道集的提取与叠加成像

基于共成像点道集的速度分析是速度分析方法中常用的一种方法。共成像点道集有偏移距域共成像点道集、炮域共成像点道集和角度域共成像点道集等。在复杂地区，偏移距域共成像点道集和炮域共成像点道集存在运动学和动力学假象，而角度域共成像点道集则有效地克服了这个问题。首先分析了角度域共成像点道集的特性，讨论了如何较准确地提取角度域共成像点道集；然后分别利用单平方根算子和双平方根算子波动方程偏移方法提取了偏移距域共成像点道集；接下来应用插值法将偏移距域共成像点道集投影到角度域，生成角度域共成像点道集；最后进行了角度域叠加成像。模型试算结果表明：与常规波动方程偏移方法相比，角度域叠加成像能够改善局部成像质量。     

高效逆时偏移角度道集生成方法研究

角度道集是叠前深度偏移成像结果的高维表达形式,对于储层描述具有重要意义。高效性和保真性是生成逆时偏移角度道集值得关注的两个方面。介绍了两种常见的逆时偏移角度道集生成方法:波矢量方向估计方法及局部波场分解方法。前者计算效率高,但是对噪声比较敏感,无法处理波场交叉情况;后者可处理复杂波场交叉情况,角度道集质量较高,但是计算效率较低。结合两种方法的特点,提出了一种混合生成逆时偏移角度域共成像点道集(RTM-ADCIGs)的方法。首先利用局部波场分解获得局部波前方向,然后利用坡印廷矢量方法确定波的传播方向,实现效率和质量的折中。在此基础上,利用结构张量特征值快速判断波场交叉情况,只在波场能量交叉情况下使用混合方法,估计一个或多个局部波场的方向,而在其它区域采用快速波矢量估计方法提取波场方向,进一步提高角度道集的计算效率。最后利用Sigsbee模型对比分析了不同方法的效果和效率,并在水平层状模型上测试了本文方法的保幅性。     

数据驱动的控制束偏移方法

射线束偏移虽是一类灵活、高效且精度较高的叠前深度偏移成像方法，可实现陡倾地层和多波至成像，但传统的高斯束偏移将所有反射能量沿等时面投影到地下空间，对τ-p域中的所有同相轴进行偏移成像，带来巨大计算量、偏移噪声及偏移假象。作为高斯束偏移的一种改进，控制束偏移在τ-p域选取优势能量同相轴做偏移，能显著提高计算效率，降低偏移噪声；然而控制束偏移方法大多只利用了检波点处的水平慢度信息。为此，本文提出一种充分利用炮点和检波点水平慢度信息的数据驱动控制束偏移方法。即首先分别对局部共检波点道集和共炮点道集进行倾斜叠加，再利用相干分析拾取炮点和检波点水平慢度信息，然后依据设计的偏移质量指示因子筛选拾取的同相轴，最后对所选取同相轴进行成像。与传统高斯束偏移方法相比，数据驱动的控制束偏移方法对偏移噪声和偏移假象的压制更彻底，对低信噪比数据成像具有显著优势。模型数据和实际数据测试验证了该方法的可行性、有效性和适用性。     

基于深度偏移角道集共聚焦分析的炮域炮检距矢量片优化叠加方法

复杂构造地区断块和高陡构造发育，相比于平缓地层，高陡构造区域地震照明有限，数据信噪比较低，全偏数据参与叠加对提高成像信噪比不利。由于区域构造特征的差异性，不同高陡构造带对应的反射具有明显的方向性，不同炮检距(即入射角)段的反射信号具有明显分带特征。据此，在炮域深度偏移角道集上进行炮检距矢量片(Shot Domain Offset Vector Tile, SVOT)划分，有效分离出不同倾向、不同倾角界面的深偏数据。采用共聚焦分析方法，分析各SOVT叠加剖面的信号聚焦特性；根据其成像清晰度属性，进行SOVT剖面加权优化叠加，突出有效信号，改善高陡界面的成像信噪比。理论模型与实际数据测试验证了该方法的有效性；同时，它可依托商业软件深度偏移模块运行，只需额外增加少量运算，适于工业化推广。     

复杂介质地震波场模拟的单程波方法

单程波方法是常用的地震正演模拟方法之一。与双程波方法相比,单程波方法的计算量成倍减少,且能保持较高的精度。但由于单程波方法不能获得准确的入射角信息,因而多采用垂直入射的反射系数,使得模拟波场的振幅特征不是实际地层的真实反映。为此,提出了结合频率-波数域反射系数近似公式和相移加插值的改进单程波方法。分别采用双程波虚谱法、常规单程波方法和改进单程波方法,基于Marmousi模型进行了数值模拟,对比模拟结果发现,改进的单程波方法可以准确地模拟振幅随入射角的变化,且具备与双程波方法相同的精度。     

各向异性高分辨率Radon变换压制多次波

针对VTI介质和海洋大炮检距地震数据反射波同相轴不能严格满足双曲时距关系,一次波和多次波能量在Radon域中聚焦性较差,多次波的压制效果不理想的问题,通过在双曲Radon变换积分路径中引入各向异性参数η,描述VTI介质和海洋大炮检距地震数据的时距曲线关系,在Radon域中有效聚焦一次波和多次波能量。同时,引入基于共轭导向梯度(CGG)算法的各向异性高分辨率Radon变换,基于L₁范数对模型空间进行稀疏约束,提高Radon变换的分辨率。模型数据和海上大炮检距实际资料测试表明,该方法能够很好地压制多次波。     

基于随机介质的提高地震记录分辨率的扩频方法

常规提高地震记录分辨率的谱白化和反褶积等方法多以反射系数序列是白噪随机时间序列为前提,隐含着认为地下介质为白噪型随机介质这一问题。长期以来的勘探事实表明,地下介质不一定为白噪型随机介质,反射系数序列不一定是白噪随机时间序列。因此,常规方法有时不能得到符合实际的结果。除了白噪模型外,随机介质还有多种模型,不同类型的随机介质有着不同的性质,对应着不同的反射系数序列和地震记录。基于随机介质理论,研究了地震记录与随机介质统计参数之间的关系,提出了由实际地震记录求出随机介质统计参数、扩展地震记录频带的方法。理论模型和实际资料试处理结果表明,该方法可以得到与实际地质情况相符且分辨率大为提高的结果,是高分辨率地震资料处理中一个有意义的研究方向。     

Reflection and refraction of plane waves at the boundary of an elastic solid and double‑porosity dual‑permeability materials

Phenomena of reflection and refraction of plane harmonic waves at a plane interface between an elastic solid and doubleporosity dual-permeability material are investigated. The elastic solid behaves non-dissipatively, while double-porosity dual-permeability materials behave dissipatively to wave propagation due to the presence of viscosity in pore fluids. All the waves (i.e., incident and reflected) in an elastic medium are considered as homogeneous (i.e., having the same directions of propagation and attenuation), while all the refracted waves in double-porosity dual-permeability materials are inhomogeneous (i.e., having different directions of propagation and attenuation). The coefficients of reflection and refraction for a given incident wave are obtained as a non-singular system of linear equations. The energy shares of reflected and refracted waves are obtained in the form of an energy matrix. A numerical example is considered to calculate the partition of incident energy among various reflected and refracted waves. The effect of incident direction on the partition of the incident energy is analyzed with a change in wave frequency, wave-induced fluid-flow, pore-fluid viscosity and double-porosity structure. It has been confirmed from numerical interpretation that during the reflection/refraction process, conservation of incident energy is obtained at each angle of incidence.     

VTI介质角度叠加逆时偏移

常规各向同性逆时偏移方法在处理各向异性问题时会导致层位成像不准确、同相轴能量不聚焦等问题,并且利用拉普拉斯滤波算子等简单滤波方法不能彻底去除成像结果中的强振幅低频噪声。针对这些问题,首先应用声波近似方程模拟qP波在各向异性VTI介质中的传播,在震源激发位置设定平滑的各向同性或椭圆各向异性震源环以压制qSV波的影响;在此基础上提出了VTI介质逆时偏移的角度叠加实现策略,利用角度域共成像点道集中不同角度成像结果的叠加压制低频噪声,提高成像精度。模型试算和应用实例偏移结果表明,该方法能够对高陡复杂构造准确成像,且能量均衡、低频噪声压制效果较好。     

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伊犁盆地伊宁凹陷发现有多次波严重影响目的层段反射的现象，虽经预测反褶积、波动方程外推以及ｆ－K等压制多次波，但在叠加剖面上收效甚微。文章经分析认为，该区目的层段反射系数较小,工区构造复杂,断层很多，加上多次波严重干扰，当时野外采集参数无法使有效波与多次波很好分离，也就无法使有效波获得足够高的讯噪比。拉冬域滤波是利用动校后的CMP道集在拉冬域的多次波剩余时差，根据工区多次波的频带范围，要求低频段在最小炮检距处的多次波剩余时差应超过四分之一周期以上,而最大炮检距处的多次波剩余时差必须比最小炮检距处超出一个低频视周期以上;要求高频段在最大和最小炮检距处的多次波剩余时差差值不能超过（N－4）倍的高频视周期，这样就可确保多次波落入叠加方向特性的压制区。文章还结合该区最新采集的地震资料，处理中利用拉冬域滤波方法并结合内切除，对衰减伊宁地区多次波有明显效果，从而为今后该区压制多次波提供了有效的处理方法和经验。     

Reflection of plane seismic waves at the surface of double-porosity dual-permeability materials

The present work deals with the reflection of plane seismic waves at the stress-free plane surface of double-porosity dual-permeability material. The incidence of two main waves (i.e., P₁ and SV) is considered. As a result of the incident waves, four reflected (three longitudinal and one shear) waves are found in the medium. The expressions of reflection coefficients for a given incident wave are obtained as a non-singular system of linear equations. The energy shares of reflected waves are obtained in the form of an energy matrix. A numerical example is considered to calculate the partition of incident energy for fully closed as well as perfectly open pores. Effect of incident direction on the partition of the incident energy is analyzed with the change in wave frequency, wave-induced fluid-flow, pore-fluid viscosity and double-porosity structure. It has been confirmed from the numerical interpretation that during the reflection process, conservation of incident energy is obtained at each angle of incidence.     

应用迭代收缩高分辨率Radon变换的绕射波分离与成像方法

为了充分利用地震记录中的绕射波信息刻画地下小尺度地质体(断层、裂缝、尖灭和孔洞等),需要将弱能量的绕射波从地震全波场中分离出来以实现绕射波单独成像.为此,在倾角域共成像点道集(CIGs)中,根据绕射波与反射波同相轴的形态差异,提出一种基于迭代收缩高分辨率Radon变换的绕射波分离与成像方法.首先采用迭代收缩阈值算法(I...     

三维叠后投影时间偏移——兼与牟永光商榷偏移孔径问题

地震偏移成像是地震资料处理的重要组成部分。笔者和同事从1994年开始一直致力于投影偏移成像的研究。应用层析成像理论研究了包括三维和二维叠后及叠前投影偏移(时间域和深度域)等八种方法。本文主要介绍三维叠后投影偏移的原理及其实现方法。以傅里叶投影定理为基础,对三维数据体沿时间轴做水平时间切片,并在其上做Radon投影,形成一系列径向线二维剖面,尔后进行Radon插值和反投影,完成三维偏移。此法与一步法偏移相比,剖面整体的信噪比有所提高,局部地段的同相轴连续性和成像清晰度有较为明显的改善。在本文中还讨论了偏移孔径问题。基于层析原理对三维数体做完全观测角投影的偏移方法和基于双平方根算子炮点一偏移距域的叠前偏移等方法都不存在选择偏移孔径的问题。那种认为“一切偏移方法都必需考虑偏移孔径的影响”的观点是不正确的,对今后偏移方法的发展也是不利的。